CVT變速箱

CVT變速箱

CVT(全稱ContinuouslyVariableTrans-mission))又名無級變速器,結構比傳統變速器簡單,體積更小,它既沒有手動變速器的眾多齒輪副,也沒有自動變速器複雜的行星齒輪組,它主要靠主、從動輪和金屬帶來實現速比的無級變化。其原理是與普通的變速箱一樣大小不一的幾組齒輪在操控下有分有合,形成不同的速比,像腳踏車的踏板經大小輪盤與鏈條帶動車輪以不同的速度鏇轉。由於不同的力度對各組齒輪產生的推力大小不一,致使變速箱輸出的轉速也隨之變化,從而實現不分檔次的徐緩轉動。CVT採用傳動帶和可變槽寬的棘輪進行動力傳遞,即當棘輪變化槽寬肘,相應改變驅動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑進行變速,傳動帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。

基本信息

歷史

CVT變速箱CVT變速箱

1899 年開始就出現了軸向可調錐盤寬 V 形膠帶式無級變速器。

1959 荷蘭的 Van Doone 的膠帶式無級變速器在 DAF 轎車搭載成功,總產量達到 82.5 萬輛。

1969 年,Van Doone 開發軸向可調錐盤金屬帶式無級變速器,

1975 年實現裝車,1990 年以後開始推廣到日本的日產、三菱、美國的福特等汽車。

1988 年,日本 NSK 開始開發半環環盤滾輪式無級變速器。

1992 年,德國的 ZF 和 LUK 公司開發擺銷鏈式無級變速器,

1994 年在擺銷鏈式無級變速器奧迪 A4、A6 轎車上搭載成功,開始批量生產。

1995 年,Torotrak、NSK 和 Mercedes Benz 開發全環環盤滾輪式無級變速器成功。

2006 年裝配 CVT 的汽車總產量已經達到 250 萬輛。

研發

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1992 年成功研發出配置在“K11 型 MARCH”上的“N-CVT”(採用電磁離合器),並開始量產。

1997 年首次成功研製出能與 2.0L 級別前驅車型匹配的”Hyper-CVT(採用液力變矩器);

2000 年成功研發出與 3.0L 級別後驅車型匹配的“EXTROID-CVT”。日產公司還研製出採用液力變矩器的“XTRONIC-CVT”,成功的套用到 3.5L 大排量汽車上。

XTRONIC- CVT 是通過由“液力變矩器”與“鋼帶、帶輪”構成的無級變速器的組合,天籟轎車採用 REOFO9A 型無級變速器,軒逸採用 REOFO10A 型自動變速器。

優點

燃油經濟性好

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CVT 可以在相當寬的範圍內實現無級變速,可獲得傳動系與發動機工況的最佳匹配,依靠變速器 無級調速來適應汽車的各種速度,使發動機長時間工作在最佳工況,因此可以提高發動機燃燒效率, 燃油經濟性相應地得到提高。

動力性好

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CVT 能與發動機實現閉環控制,充分調動發動機的最大扭矩,其減速增扭的性能明顯優於MT和AT,所以裝配在需要強調扭力的SUV車型,CVT 汽車的加速性能(0~100km/h)比 AT 汽車提高7.5%~11.5%,高速狀態加速性優於MT汽車。CVT的特性使動力性能明顯優於手動變速器(MT)和自動變速器(AT)。

舒適性好

CVT 可以改善駕駛舒適性能。CVT沒有檔位,變速過程連續而線性,提速無換擋衝擊,急加速時沒有AT的退檔頓挫現象,CVT 系統有很寬的傳動比,一般在2.400—0.395,高速行駛時發動機轉速低、噪音小,使駕駛員及乘客能夠享受旅途安靜輕鬆的舒適感覺。

操控性好

CVT 變速器與液力變矩器匹配,液力變矩器可以放大發動機扭矩,所以起步快,加速更加順暢。 駕駛員超車時深踩油門不會有AT退檔的感覺,而是改變速比放大扭矩。在高速過彎時,鬆開油門沒有AT的升檔現象,可保持扭矩高速出彎。CVT具有比AT更優異的發動機制動效果,CVT 在上下坡 時能自動探測坡度,在上坡時自動調整速比增加扭力輸出;在下坡時能加大發動機制動力矩,以降低 下長坡時的滑行速度,提升了安全性與操控性。

終身免維護

CVT 的可靠性與壽命主要取決於金屬帶傳動組件材質,據荷蘭 VDT 公司技術資料稱,現在新的設計和技術已經解決了 CVT 過去存在的問題,80 萬套 CVT 在世界各地試用的結果,出現故障的只有200 套,故障率為 0.25%。可見,該系統質量高,使用可靠。採用高強度優質材料、精密製造技術使 CVT可達到與發動機相同的壽命並終身免維護。

有害氣體排放少

由於 CVT 可以實現與發動機的閉環控制,可使發動機經常處於經濟轉速區域內運轉,改善燃燒過 程,從而降低了有害氣體排放,同時可以延長三元催化器、氧感測器的使用壽命。德國 ZF 公司將自 己生產的 CVT 裝車測試,其有害氣體排放物比裝備 4 檔自動變速器的汽車減少約 10%,大大減少了對 環境的污染。

成本低

CVT 系統結構簡單,零部件數目比 AT 少很多,一旦開始大規模生產,CVT 的成本將會比 AT 小, 隨著大規模生產以及系統、材料的革新,CVT 的生產成本將進一步降低。組裝與維修成本隨之下降,其簡單的結構與較低的成本及優異的性能使 CVT 的前景十分廣闊。

工作原理

啟動離合器主動滑輪金屬帶動力輸入軸半軸動力輸出從動齒輪差速器行星齒輪差速器側齒輪動力輸出主動齒輪中間轉動從動齒輪從動軸從動滑輪

CVT 的結構主要由兩組帶輪(主動輪、從動輪)和傳動帶(鋼帶)油泵、液力變矩器、執行機構(閥體、油路)、感測器、電腦等構成。

液力變矩器

液力變矩器的作用是將發動機的扭矩傳遞給 CVT,使汽車前進、後退順利起步,液力變矩器可以將發動機的扭矩放大,使起步更加快速。當車速達到設定的速度時,液力變矩器的泵輪(連線發動機 的輪)和渦輪(連線 CVT 的輪)鎖止,此時的傳動效率達到 100%。液力變矩器另一作用是緩解來自發動機與路面的衝擊力,延長傳動組件的使用壽命。

可變直徑帶輪

CVT 有兩組帶輪(主動輪與從動輪),每組帶輪分為兩半部分組成,帶輪一側為固定式,另一側 帶輪可以在軸上滑動,兩個帶輪的內側是有傾斜角度的錐形面,兩側相對構成 V 形槽,V 形槽與傳動 帶的側面接觸(嚙合點)。通過油壓控制主動輪與從動輪的夾緊與放鬆,來改變帶輪錐面與傳動帶嚙合點的工作直徑,(即一個輪直徑增大、另一個輪直徑減小)從而改變傳動比。(主動輪直徑小、從動輪直徑大時為減速狀態,用以提高扭矩。主動輪直徑大、從動輪直徑小時為增速狀態,用來提高車速)。

高強度鋼帶

傳動帶由兩束環形鋼帶和推片組成,每組傳動帶有兩束環形鋼帶,每束鋼帶由 12 層(片)高拉力薄鋼片疊加而成,鋼帶採用日產專利材料 T702 高強度鋼而加工(每片抗拉強度達到 2000mpa),推片

是由 400 余片高強度壓力鋼片組成,環形鋼帶的作用是將推片壓緊在帶輪的 V 型槽上,使推片與帶輪 間產生足夠的摩擦力,推片可以在鋼帶的直線段縱向滑動,推片的作用是通過擠壓的推力傳遞扭矩。 東風日產鋼帶 CVT 的最大特點就是“推式傳動”。

ASC

CVT變速箱CVT變速箱

原裝進口的第三代 CVT 在第二代 CVT 的基礎上,採用了更加先進的 ASC 控制單元。變速轉換模 式由原來的 20 種增加到 700 多種。通過油門踏板、發動機轉速、車速、檔桿位置等感測器提供信息, 電腦隨時計算判斷駕駛員意圖,然後向執行系統發出操控指令,隨時提供符合駕駛員意願執行動作, 指揮完成前進、倒檔的切換,急加速、手動模式、經濟模式、發動機制動等執行動作。高應答執行系統(包括油泵,電磁閥等,檔位切換裝置),能夠快速精確的執行 ASC 控制單元發出的各項指令。

難題

液壓調速,只能移動一個錐形盤,這會導致V型帶的中心偏移,影響更大的傳動比。

可以換種調速方式,用絲桿可以解決這一問題。

1、相比傳統自動擋變速箱而言,它的成本要略高;而且操作不當的話,出問題的機率更高。

2、CVT變速箱本身還有它的缺點,就是傳動的鋼製皮帶能夠承受的力量有限,一般而言超過2.8L排量或者280N·M以上的動力是它的上限,不過我們也看到現在有越來越多的車型,諸如奧迪或者日產,都已經打破了這個上限,相信鋼帶的問題會逐步得到解決。

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